 |
Типы профилей и рекомендации по их выбору
|
|
|
|
Проектирование конфигурации направленной скважины заключается в выборе типа и вида профиля, в определении необходимых параметров:
· глубины и отклонения ствола скважины от вертикали;
· длины вертикального участка;
· значений предельных радиусов кривизны и зенитных углов ствола скважины в интервале установки и работы внутрискважинного оборудования, и на проектной глубине.
Профиль наклонно-направленной скважины выбирается так, чтобы при минимальных затратах средств и времени на ее проходку было обеспечено попадание скважины в заданную точку продуктивного пласта при допустимом отклонении.
Конфигурация направленной скважины выбирается с учетом:
· назначения скважины;
· геологических и технологических особенностей проводки ствола;
· установленных ограничений на зенитный угол ствола скважины в интервале установки и работы внутрискважинного оборудования, связанными с его конструктивными особенностями и условиями работы;
· установленных ограничений на угол наклона ствола скважины на проектной глубине.
Профили направленных скважин, как правило, подразделяют на три основных типа (рис. 4.1):
1 — тангенциальные скважины, состоящие из трех участков — вертикального, набора зенитного угла и наклонного прямолинейного;
2 — S - образные скважины, состоящие из пяти участков — вертикального, набора зенитного угла, наклонного прямолинейного, уменьшения зенитного угла и вертикального;
3 — J - образные скважины, состоящие из двух участков — вертикального и набора зенитного угла.
Любые другие профили скважин являются либо промежуточными, либо комбинацией упомянутых выше трех типов.
|
|
|
Рисунок 4.1 – Основные типы вертикальных проекций наклонно-направленных скважин
Профили скважин классифицируют по количеству интервалов ствола. Интервал - участок скважины с неизменной интенсивностью искривления.
По количеству интервалов ствола профили наклонно направленных скважин подразделяются на:
· двух интервальные (менее распространен),
· трех интервальные (наиболее распространен),
· четырех интервальные,
· пяти интервальные
· более пяти интервальные.
Кроме того, профили подразделяются на:
· плоские - расположенные в одной вертикальной плоскости,
· пространственные, представляющие собой пространственную кривую линию.
Плоские профили.
Двухинтервальный профиль, (рис. 4.2 а) состоит из двух участков:
1 – вертикальный участок;
2 – участок набора зенитного угла (участок выполненный по кривой, постепенно увеличивающий угол наклона ствола).
Бурение скважин по такому профилю осуществляется тогда, когда необходимо выдержать заданный угол входа ствола скважины в пласт. Такой тип профиля обеспечивает максимальный отход скважины при прочих равных условиях, но требует постоянного применения специальных компоновок на втором интервале, что приводит к существенному увеличению затрат средств и времени на бурение. Поэтому такой тип профиля в настоящее время применяется сравнительно редко и только тогда, когда имеет место значительное естественное искривление скважин в сторону увеличения зенитного угла.
Рисунок 4.2 – Типы профилей направленных скважин
Трехинтервальный профиль, (рис.4.2 б) состоит из трех участков:
1 – вертикальный участок;
2 – участка набора зенитного угла (выполненный по плавной кривой);
3– третьего участка, имеет две разновидности:
· (рис.4.2, б) участок прямолинейный (участок стабилизации зенитного угла),
· (рис.4.2, в) - участок малоинтенсивного уменьшения зенитного угла.
|
|
|
Данный профиль рекомендуется для бурения на однопластовом месторождении с большими отклонениями при средней глубине скважины.
Трехинтервальные профили рекомендуется применять в тех случаях, когда центрирующие элементы компоновок низа бурильной колонны мало изнашиваются в процессе бурения (сравнительно мягкие, малоабразивные породы). Такие типы профилей позволяют ограничить до минимума время работы с отклонителем и при наименьшем зенитном угле скважины получить сравнительно большое отклонение от вертикали.
Четырехинтервальная скважина, (рис.4.2, г) состоит из четырех участков:
1 – вертикальный участок;
2 – участок набора зенитного угла (выполненный по кривой с нарастающей кривизной);
3 – участок стабилизации (участок по наклонной прямой);
4 – участок уменьшения зенитного угла (по кривой с убывающей кривизной).
Профиль такого типа применяют при бурении скважин глубиной до 2500 м.
Это самый распространенный тип профиля в Западной Сибири. Его применение рекомендуется при значительных отклонениях скважин от вертикали в случае, если по геолого-техническим условиям затруднено безаварийное бурение компоновками с полноразмерными центраторами в нижних интервалах ствола скважины.
Редко применяемая на практике разновидность четырехинтервального профиля включает в себя четвертый интервал с малоинтенсивным увеличением зенитного угла (рис. 4.2, д), что обеспечивается применением специальных КНБК. Такая разновидность профиля дает достаточно большой отход скважины и вскрытие продуктивного пласта с зенитным углом скважины при входе в него равным 40-60О. Это позволяет увеличить приток нефти в скважину, однако реализация такого профиля технически затруднена.
При большой глубине скважины в четырехинтервальном типе профиля первой разновидности в конце четвертого интервала зенитный угол может уменьшиться до 0О, что при дальнейшем углублении скважины ведет к появлению пятого вертикального интервала (рис. 5, е).
Для обеспечения попадания ствола в заданную точку вскрытия продуктивного горизонта в реальной практике бурения, профиль скважины может содержать еще несколько дополнительных интервалов, например:
1) набора зенитного угла,
|
|
|
2) стабилизации зенитного угла и т. д.
Поэтому могут быть шести, семи, и более интервальные профили скважин.
Для всех рассмотренных профилей первый участок вертикальный. В настоящее время используют современные установки - наклонный ствол забуривается путем задавливания направления под зенитным углом 3-5О. Это позволяет значительно сократить затраты времени на ориентирование отклонителей в скважине, так как в наклонном стволе эта операция осуществляется намного проще.
В последнее время все большее распространение получает бурение скважин с горизонтальным участком ствола, что позволяет существенно повысить дебит скважин и нефтеотдачу пластов.
В практике буровых работ США такие скважины по типу профиля делятся на четыре категории в зависимости от величины радиуса кривизны при переходе от вертикального участка к горизонтальному:
I. Большой радиус (интенсивность искривления от 0,6 до 2 град/10 м).
II. Средний радиус (от 2 до 6 град/10 м).
III. Малый радиус (от 4 до 10 град/м, при этом радиус кривизны находится в пределах от 6 до 15 м.).
IV. Сверхмалый радиус (радиус кривизны находится в пределах от нескольких сантиметров до 0,6 м).
Скважины с большим радиусом кривизны бурится подавляющее большинство наклонно направленных скважин в Западной Сибири. Длина горизонтальной части ствола в этом случае может быть весьма значительной и определяется, главным образом, только сопротивлением продольному перемещению бурильной колонны. Такой тип профиля скважин наиболее подходит для морских месторождений, когда требуется обеспечить добычу из пласта, находящегося на большом расстоянии от платформы.
Скважины со средним радиусом кривизны западными фирмами бурится подавляющее большинство скважин с горизонтальным участком ствола.
Это обусловлено следующим:
- многие зоны осложнений могут быть разбурены вертикальным стволом и обсажены;
- длина интервалов применения отклонителей существенно меньше, чем для скважин с большим радиусом кривизны;
- точка забуривания искривленного ствола располагается ближе к точке вскрытия продуктивного горизонта, что повышает точность попадания в заданный круг допуска.
|
|
|
Однако проходка таких скважин требует специального инструмента, вписывающегося в принятый радиус кривизны.
Стандартный тип профиля со средним радиусом кривизны (рис. 4.2, ж) содержит наклонный прямолинейный участок 3, длина которого может меняться для обеспечения попадания ствола в заданную точку. Однако если накоплен значительный опыт бурения таких скважин, то этот участок может быть исключен (рис. 4.2, з). Интервалы 5 (рис. 4.2, ж) и 3 (рис. 4.2, з) имеют интенсивность искривления порядка 1 град/10 м и возникают самопроизвольно вследствие невозможности резкого перехода от криволинейного интервала к прямолинейному даже при применении стабилизирующих компоновок. Длина этих интервалов около 30 м.
При бурении с малым радиусом кривизны используется специальный инструмент - гибкие бурильные трубы и УБТ, ведутся работы по созданию гибких забойных двигателей. Основное преимущество такого типа профиля - точный подход скважины к выбранному объекту эксплуатации. Недостаток:
1) низка механическая скорость бурения,
2) отсутствует серийная забойная аппаратура для контроля за положением ствола скважины,
3) невелика длина горизонтального участка.
4) требуются повышенные вложения капитала в разработку, производство.
Для получения сверхмалых радиусов кривизны используются высоконапорные струи воды, с помощью которых создаются стволы диаметром 40 - 70 мм. Этот метод пока применяют только в экспериментальных целях.
Скважины с горизонтальным участком ствола, сооружаемые в Западной Сибири, имеют комбинированный профиль. До кровли продуктивного пласта скважина буриться с интенсивностью искривления до 2 град/10 м (большой радиус кривизны по американской классификации). Зенитный угол скважины доводится при этом до 60-65О. В продуктивном пласте интенсивность искривления ствола составляет 8-10 град/10 м, и зенитный угол доводится до 90О, а далее продолжается бурение горизонтального интервала длиной до 1000 м. Имеется опыт бурения таких скважин при радиусах кривизны 250-460 м.
|
|
|
